انواع ريزش هاي كيهاني

1) ريزش هاي هادرونيك ( Hadronic Cascades ):

اين ريزش ها بيشتر از ذراتي مانند پروتون ها تشكيل شده اند و پرتوزايي خود آنها باعث تجزيه ي آنها بر فراز جو مي شود.

مي توانيم اين عمل متقابل را به صورت زير نيز بنويسيم:

Cosmic Ray (CR) + Atmospheric Nuclei (AN) CR' + AN' + n + m  + other mesons

كه در اين معادله  CR' باقيمانده ي اصلي پرتوهاي كيهاني مي باشد كه مي تواند باعث ايجاد واكنش هاي بيشتري با هسته هاي اتمسفري شود.

اگر اصل پرتوهاي كيهاني انرژي كافي را داشته باشند حتي پرتوها مي توانند به سطح زمين نيز برسند.

AN' باقيمانده ي هسته هاي اتمسفري مي باشد كه داراي انرژي بالايي هستند.

همچنين مقدار توليدي ار تجزيه ي هسته ها نيز همان (مزون ها) مي باشند كه مي توانند در دنباله ي مادون توليد مزوني پرتوزا كنند.

پرتوزايي در دو مرحله از انرژي پرتوهاي گاما مي تواند سرچشمه ي جز اصلي الكترومغناطيس ريزش باشد زيرا از اين به بعد الكترون ها و پرتوهاي گاماي توليد شده مي توانند داراي جز اصلي ساخته شده از الكترون ها و يا گاماهايي باشند كه در پديده ي بزامشتراهلونگ ( Bremsstrahlung ) {تابش ترمزي} يا در تركيب دوتايي توليد شده اند.

شكل: مدل هندسي پرتوزايي تشعشعات چرنكوف براي اشعه ي گاما و ريزش هادرونيك

همچنين فرآيندي كه در آن اين مادون ريزش ها توسعه مي يابند (مانند فرآيند الكترومغناطيس) خالص است.

2) ريزش هاي الكترومغناطيسي ( Electromagnetic Cascades ):

ريزش هاي الكترومغناطيس هنگاميكه انرژي ها در اين فرآيند سهيم باشند (بر فراز اتمسفر) پرتوهاي گاما را در جو غوطه ور مي كنند.

در واقع اين پديده ها توليد تركيبي همان اثرات غالب ( Dominant Effect ) هستند كه البته اين تنها در مورد ريزشهاي پهناور جوي ( Extensive Air Showers ) صادق است. (اين نوع از ريزش ها را در بخش بعدي بررسي مي كنيم).

فرآيند توليد تركيبي در زمينه اي از هسته هاي اتمسفري و يا الكترون ها به منظور حفظ نيروي حركت صورت مي گيرد.

طي اين فرآيند يك فوتون با انرژي بالا (حداقل 1.022 مگا الكترون ولت) در ماده به يك جفت الكترون – پوزيترون تبديل مي شود.

اگر انرژي كافي باشد جفت الكترون نهايي انرژي خود را به سرعت بوسيله ي واكنش يوني از دست نخواهد داد. در مقابل يك الكترون در زمينه اي از ذرات بنيادين هسته مي تواند اشعه ي گاماي ثانويه را توليد كند. اين توليد همان اثر بزامشتراهلونگ ناميده مي شود.

اين اشعه ي گاما (اگر انرژي هنوز از 1.022 مگا الكترون ولت بيشتر باشد) مي تواند جفت الكتروني ديگري را توليد كند كه آنها مي توانند واكنش هاي بزامشتراهلونگ بيشتري را تحمل كنند.

كه در نهايت نتيجه ي آن يك ريزش فوتوني – الكتروني و پوزيتروني خواهد بود كه مي توانند در مسير قبلي حركت اشعه هاي گاما حركت كرده و در انرژي كل سهيم باشند.

3) ريزش هاي فراگير جوي ( Extensive Air Showers [EAS] ):

ريزش هاي فراگير جوي تا قبل از واضح شدن ابهامات در مورد پرتوهاي كيهاني در سال 1927 وجود نداشت.

همچنين تمامي فرضيه ها در مقابل توضيح پرتوهاي كيهاني به صورت فوتونيك (با قالب نوري) از خواص ذره اي دفاع مي كردند.

اما امروزه با درك كامل پرتوهاي كيهاني توانسته ايم منشا تمام ذرات و پرتوهاي پر انرژي را كه از فضاي خارجي وارد زمين مي شوند بفهميم.

در حقيقيت پرتوهاي كيهاني از هسته ي اتم (96 درصد هيدروژن – 3 درصد هليم – 1 درصد كربن – نيتروژن – اكسيژن – فلئور) + پرتوهاي گاما - الكترون ها - پوزيترون ها – نوترينو ها و انواع ديگر ذرات بنيادي تشكيل شده اند.

پرتوهاي كيهاني تا قبل از اينكه به زمين برسند از منابع پرتوزا نشات مي گيرند كه البته بعضي از مواد متشكل آنها طي فرآيند گذر از كهشكان ها به دليل انجام واكنش هاي ميان ستاره اي (از قبيل: تجزيه و يونيزه شدن) بوجود مي آيند.

در واقع مواد متشكل نام برده چيزي است كه به زمين مي رسد. به همين دليل تركيب اصلي ديگري را براي پرتوهاي كيهاني پيش بيني مي كنيم.

اصولا همين تركيبات نيز هنگاميكه به اتمسفر زمين مي رسند طي واكنش هايي با هسته هاي تشكيل دهنده ي اتمسفر به ذرات ثانويه اي تبديل مي شوند كه ريزش هاي فراگير جوي نام دارند.

ذرات اوليه ي EAS در لايه هاي فوقاني جو بيشتر تشكيل شده از هسته هاي اتمي – فوتون ها و پرتوهاي آلفا هستند. (به صورت مقداري از هسته هاي سنگين كمتر هستند).

توزيع اينگونه از وقايع تركيبي هستند و طيف ها خبر از انرژي بالاي 10^20 الكترون ولت مي دهند كه اين مقدار براي پرتوهاي آلفا زياد است.

بنابراين شايد به  صورت تقريبي اين دسته از فرايندها را بتوان دنباله روي قانون سلطه ( Potency Law ) دانست.

اين طيف ها را مي توان به پرتوهاي گاما ربط داد: 

 E 

 كه در آن γ تقريبا 2.6 است.

هيچ كدام از اين ذرات پر انرژي به زمين نمي رسند و تنها از اين فرآيند مقدار كمي پرتوي گاما (1 از 1000) به صورت EAS در جو توليد مي شود.

4) پرتوهاي چرنكوف در EAS :

براي انرژي هاي اوليه (كمتر از 20 ترا الكترون ولت) ريزش هاي هادرونيك در لايه هاي فوقاني اتمسفر نابود مي شود اما پرتوهاي چرنكوف توسط بارهايي كه به ارتفاعات سطحي زمين نفوذ مي كنند توليد مي شوند.

اگرچه حركت موجي اين جريانات در نقطه ي نشات آنها و گسترش بعد از آن پرتوهاي چرنكوف را دوباره به نقطه ي ابتدايي آنها (محل پرتوهاي گاماي ابتدايي در كره ي سماوي) بر مي گرداند.

در ريزش هاي الكترومغناطيسي الكترون ها و پوزيترون ها اعضاي تشكيل دهنده ي پرتوهاي چرنكوف هستند.

اين موضوع هنگامي درست است كه انرژي ذرات از مقدار Min آستانه ي   فراتر رود. (همانطور كه معادله ي 1.9 نشان مي دهد).

اين نهايت (آستانه) برابر با 21 مگا الكترون ولت در هنگام رصد مي باشد كه در ارتفاع 7.5 كيلومتري از سطح دريا يه 35 مگا الكترون ولت افزايش مي يابد. علت اين تغيير در  اختلاف بين سرعت آستانه ي پرتوهاي چرنكوف است كه طي واكنش هاي تجزيه اي در اتمسفر ايجاد مي شود.

بر مبناي همين نوع از واكنش هاي تجزيه مقدار   را تخمين بزنيم.

مي دانيم كه سرعت نور در ميانه ي مشخص از رابطه ي زير بدست مي آيد:

(1.7) 

كه در آن C سرعت نور در خلا و n شاخص تجزيه در ارتفاع اتمسفري داده شده ( H ) است.

آنگاه مي توانيم را به شكل زير بنويسيم. ( انرژي ذره اي نسبيتي ( Relativistic Particle )است كه با سرعتي معين حركت مي كند:

(1.8) 

بنابراين اگر بنويسيم n = 1 + δ و آنگاه برابر با   خواهد بود. كه از آن خواهيم داشت:

(1.9) 

حال مي توانيم بهتر پرتوهاي چرنكوف را در EAS بررسي و مطالعه كنيم. اين كار مي توان به دو صورت 1) بررسي گسترش طولي و يا 2) بررسي پراكندگي جانبي ريزش هاي ذره اي ادامه داد.

گسترش طولي اين ريزش ها به معناي توزيع در نقطه ي گسيل فوتون هاي چرنكوف مي باشد.

از شكل زير مي توان به آساني ديد كه ريزش ها مي توانند بعد از تيرگي ( Blur ) به Max خود برسند:

شكل (1.5): شبيه سازي مونته كارلو ( Monte Carlo ) در مورد توزيع طولي ريزش الكترومغناطيسي 1Tev

در سوي ديگر توزيع جانبي يك EAS (شكل1.6) در مورد پرتوهاي چرنكوف در واقع همان بررسي نقطه ي ساتع كننده ي پرتوهاي چرنكوف در سطح عمود به قطب ريزش است.

بنابراين  مي بينيم كه توزيع جانبي اينگونه حساس به گسترش طولي ريزش رفتار مي كند.

در اصول توزيع جانبي مي توان گفت كه شيب توزيع جانبي مرتبط به ريزش است كه مي تواند در ديدگان رصدگران چنين گسترش يابد.

هنگاميكه ريزش ها به شدت در اتمسفر گسترش مي يابند پديداري توزيع را بيشتر نمايان مي سازند كه به اين مدل خاص حلقه ي چرنكوف ( Cherenkov Ring ) مي گويند.

شكل (1.6): نمودار توزيع جانبي پرتوهاي چرنكوف بر وري زمين مخصوص به انواع خاصي از پرتوهاي گاما و ريزش هاي هادرونيك .

پرتوهاي گاماي القا شده به ريزش يك توزيع جانبي و سطحي نسبيتي نور را در خارج 125 متري فاصله ي شعاعي از مركز نشان مي دهد. 

"با تشكر"

ترجمه (انگليسي به فارسي): عليرضا يعقوبي

28-12-2006

منبع: http://www.gae.ucm.es

 عكس از: rscc.cc.tn.us

اثر كازيمير و انرژي نقطه ي صفر ((ZPE

ابتدا توضيح جامعي در مورد اثر كازيمير ( Casimir Effect ) مي دهيم.

اين اثر شامل نيرويي مي شود كه نه مي توان آن را اثر بار و نه گرانش و رد و بدل كردن ذرات بين دو جسم دانست.

آزمايشات كازيمير نشان مي داد كه اين نيرو مربوط به تشديد ( Resonance ) ميادين انرژي در ميان فضاي دو جسم مي باشد.

از آنجاييكه اعمال اين نيرو داراي اثبات رياضي است محققان اين نيرو را به ذراتي مجازي در فضاي بين دو جرم نسبت دادند. اما با اين وجود مشكلات زيادي در آزمايش ها بود. براي مثال محققان تا به حال متوجه نشده اند چرا اين نيرو در بين دو جرم تنها هنگامي اعمال مي شود كه دو جرم بسيار به هم نزديك هستند!

اين نيرو در ذرات بسيار كوچك ميكروني رسانا نيروي غالب به شمار مي رود زيرا در اين شرايط نيروي بار بين ذرات بسيار كم خواهد بود. اين مورد در آزمايش كازيمير در سال 1948 به طور واضح ديده شد. اما سوال ديگري بعد از آن بوجود آمد كه چرا اين اثر تنها در خلا نمايان مي شود؟

سال 1948 هندريك كازيمير ( Hendrik B.G. Casimir ) فيزيكدان هلندي در آزمايشگاه فيليپس ( Philips ) دو صفحه ي فلزي بدون بار را در خلا موازي يكديگر قرار داد. نيروي مشاهده شده در اين آزمايش (بين دو صفحه) تقريبا 15 درصد آن چيزي بود كه او در معادلات خود پيش بيني مي كرد!

بعد از اين آزمايش دانشمندان نيز دريافتند اين نيرو همان نيرويي است كه در بين اتم هاي بدون بار وجود دارد. نيرويي كه آن را واندروالس ( Van Der Waals ) ناميده بودند.

"آزمايش كازيمير: نيروي بوجود آمده از قرار دادن دو صفحه ي موازي بدون بار در خلا"

خود كازيمير دليل اين موضوع را متوجه نشد كه چرا اين صفحات تنها در خلا بين خود نيرو رد و بدل مي كنند ولي آن را به مقداري به نام ارزش انتظاري (فرضي) خلا مرتبط كرد و بيان نمود از آنجا كه مكان هاي ديگر اين ارزش را ندارند پس در آنجا چنين واكنشي صورت نخواهد گرفت.

براي مثال اين مقدار در مكانيك هگز – بوزون 26 گيگا الكترون ولت مي باشد.

بعد از اين فرضيه به سرعت فرضيه ي ديگري با نام انرژي نقطه ي صفر ( ZPE ) يا انرژي خلا بيان شد. دانشمندان در صدد بودند تا از مشاهداتي كه داشته اند دريابند كه آيا انرژي و اثرات خلا داراي يك ثابت است و جز نيروهاي اوليه محسوب مي شود يا نه؟

از آنجاييكه اگر اين ذرات خلا وجود داشتند داراي جرم نبودند پس فرض كردند كه اين انرژي بايد كوچكترين انرژي امكان پذير در يك سيستم مكانيك كوانتومي باشد.

فرض بعدي از اين قرار بود كه هر سيستم كوانتومي خود داراي يك مقدار داراي نظم از اين انرژي باشد. يعني بين اين مقادير در سيستم هاي مختلف نظم و رابطه اي رياضي برقرار باشد.

حال هرجا اين مقدار انرژي به مقدار هميلتونين ( Hamiltonian ) برسد به آن ارزش انتظاري خلا يا انرژي خلا مي گويند.

اعتقاد تئوري VMR-PCR بر اين است كه Casimir Effect و van der Waals force هر دو در تلاش بوده اند تا نيرو (يا انرژي اي) را پيدا كنند كه جز عوامل شناخته شده نباشد.

اين عامل همان خلا مي باشد كه طبق مدل مكانيك VMR-PCR از لحاظ نيرو يا انرژي طبقه بندي مي شود.

اين عامل بين دو بازه ي نيرو و انرژي قرار دارد. سرعتي كه اين عامل تماما از نيرو مي باشد را در مدل صفر فرض كرده ايم و در سرعت مربع نور عامل كاملا انرژي مي شود. اما به طور معمول و در اثر گرانش كه برآيند نيروي اين عامل و دافعه ي ماده است مقدار نيرو در اثرات اين عامل جذري از مقدار انرژي در آن است. (مقادير بازه ي بالا و پايين براي حد خلا تعريف نمي شوند. زيرا خلا در سرعت تقريبي ثابتي دفع و ايجاد گرانش مي كند).

و همانطور كه در مقاله ي " نيروي خلا و گرانش " گفتيم جرم قبل از اينكه به انرژي تبديل شود طبق فرمول هم ارزي و ثابت مرتبط به نيرو تبديل مي شود.

در واقع VMR-PCR بيان مي كند كه هرجسم شتاب دار از يك ذره ي مشخص تشكيل نشده و خود از سه عامل جرم – نيرو و انرژي به نسبت سرعتش ايجاد شده كه نام آن را عامل ناشناخته يا U agent ( Unknown Agent ) انتخاب كرده است.

اما تفاوتي كه اين تئوري با فرضيه هاي قبلي دارد در اين مي باشد كه اين نظريه مفهوم جديدي از خلا و ذرات آن را تعريف مي كند. اثر كازيمير همراه با بيان چندي از اثرات خلا ذرات آن را داراي اسپين و انرژي و قطبيدگي و غيره مي نامد. در صورتيكه VMR-PCR آن ذرات را به صورت ضد ماده با خواص محدود و و جدا از خواص مادي بيان مي كند.

با همه ي اين تفاسير بزرگترين سوال فيزيك در سال 2006 اين بوده است كه چرا اين مقدار انرژي نقطه ي صفر اشباع نمي شود و باعث يك مقدار كيهاني بزرگ نمي گردد؟

جواب VMR-PCR ساده است: به خاطر اينكه گرانش را ايجاد مي كند و مطلقا از انرژي نيست.

اما قبل از اينكه بيشتر وارد تشريح امر شويم بهتر است انرژي نقطه ي صفر ( ZPE ) را كمي بيشتر توضيح دهيم.

همانطور كه به صورت خلاصه بيان كرديم انرژي نقطه ي صفر ( ZPE ) كمترين مقدار انرژي اي است كه يك سيستم مكانيك كوانتومي مي تواند داشته باشد.

هر سيستمي مقدار انرژي نقطه ي صفر مخصوص به خود را دارد اما پايين ترين مقدار آن را به خلا نسبت مي دهند.

انرژي نقطه ي صفر خلا به صورت واضحي از اثر كازيمير نتيجه مي شود و محققان احتمال مي دهند راز ثابت كيهاني در اين مورد نهفته باشد.

همچنان كه گفتيم مقدار انرژي نقطه ي صفر در اثر كازيمير خود مرتبط به ارزش انتظاري خلا و مقدار هميلتونين است.

اين مقدار توضيح تا اينجاي كار كافي است.

گفتيم كه دانشمندان همواره از خود مي پرسند چرا انرژي نقطه ي صفر اگر منشايي مانند خلا دارد چرا در دنيا اشباع نمي شود.

همانطور كه در بخش معرفي خوانديد VMR-PCR گرانش را برآيند نيروهاي دافعه ي خلا و ماده مي داند. اينگونه مشاهده مي كنيد كه نيروي ايجاد شده از اين اثر همان گرانش است. بنابراين دليلي براي اشباع شدن نيست.

دليل دوم اين است كه طبق مدل مكانيك VMR-PCR دفع خلا در سرعت نور انجام مي شود و در اين سرعت عامل را تماما نمي توان به انرژي مرتبط كرد. به مقدار جذري از انرژي كل در عامل نيز جرم وجود دارد و طبق فرمول هم ارزي به همين نسبت نيز همواره نيرو در عامل ايجاد مي شود.  

تا قبل از اين هرگونه اثري را تنها به انرژي خلا مرتبط مي ساختند زيرا اين موارد حتي براي يك جرم تنها در خلا نيز اتفاق مي افتاد!

هنوز هم براي فيزيكدانان اين يك مسئله است كه چطور خلايي را كه خالي تصور مي كنيم چنين اثراتي دارد؟ اين اثرات را بايد به كدام ذره نسبت داد؟ يك ذره ي مجازي؟

اگرچه دانشمندان در سالهاي اخير به خصوص 1980 سعي داشتند گرانش را به انرژي ربط دهند و اين امر را نيز توجيه كنند اما با مشاهده ي رفتارهاي دنيا فرض آنها با شكست مواجه شد.

در حال حاضر نيز 3 چيز در كيهان شناسي وجود دارد كه كاملا مرتبط به هم هستند اما هرسه بدون پاسخ باقي مانده اند: ثابت كيهاني – انرژي خلا و انرژي نقطه ي صفر!

 حال با VMR-PCR مي دانيم كه اين اثر با آنكه مرتبط به خلا است اما نبايد كاملا آن را به انرژي نسبت داد.

همچنين ماده اي در اين امر دخيل نيست و اين تنها كنش ميان خلا (ضدماده) و ماده است.

به همين گونه توانستيم  هر سه مورد را با دلايلي كه فقط راز آنها نهفته در دفع خلا (ضدماده) با ماده بود توجيه كنيم.  (مبحث ثابت كيهاني را در مقاله ي " ثابت كيهاني و شتاب انبساط دنيا " تشريح كرديم و از ديدگاه VMR-PCR توجيه كرديم).

"با تشكر"

عليرضا يعقوبي

07-01-2007

عكس مقاله از: ناسا

References:

· O. Kenneth, I. Klich, A. Mann and M. Revzen, Repulsive Casimir forces , Department of Physics, Technion - Israel Institute of Technology, Haifa, February 2002

· . K. Lamoreaux, " Demonstration of the Casimir Force in the 0.6 to 6 µm Range ", Phys. Rev. Lett. 78 , 5–8 (1997)

· V.V. Nesterenko, G. Lambiase, G. Scarpetta, Calculation of the Casimir energy at zero and finite temperature: some recent results , arXiv:hep-th/0503100 v2 13 May 2005

· G. Bressi, G. Carugno, R. Onofrio, G. Ruoso, " Measurement of the Casimir force between Parallel Metallic Surfaces ",Phys. Rev. Lett. 88 041804 (2002)

· M. Bordag, U. Mohideen, V.M. Mostepanenko, " New Developments in the Casimir Effect ", ArXiv quant-ph/0106045. (275 page review paper.)

· Albert Einstein and L. Hopf (1910). "On a theorem of the probability calculus and its application to the theory of radiation". Ann. Phys. 33 : 1096–1104.

· Albert Einstein and L. Hopf (1910). "Statistical investigation of a resonator' s motion in a radiation field". Ann. Phys. 33 : 1105–1115.

· Alfonso Rueda and Bernard Haisch (2005). " Gravity and the Quantum Vacuum Inertia Hypothesis ". Annalen der Physik14 : 479-498.

· Rueda, Alfonso, Bernhard Haisch (1998). " Inertia as reaction of the vacuum to accelerated motion ". Phys.Lett. A240 : 115-126.

· Haisch, Bernard, Alphonso Rueda, H.E. Puthoff (February 1994). " Inertia as a zero-point-field Lorentz force ". Physical Review A 49 (2): 678-694.

Copyright © 2003 – 2007. VMR – PCR ® theory by Alireza Yaghoubi. All rights reserved!

Copyright conditions and terms: 2006-10-21:

1) Publishing this article or an abstract of that is only permitted by mentioning the name of author ( Alireza Yaghoubi ).

2) Any technological usage of this theory is only permitted by asking the author (Alireza Yaghoubi) personally. For more information send your requests to dr_ayt@yahoo.com .

3) This theory is not completely proven. Please do not publish this article in applied physics sections.

4) Your comments and suggestions are highly appreciated and respected. Contact us and we will concern. E-mail: dr_ayt@yahoo.com . Thank you!

 5) This theory is a Modern Physics A theory (encompasses Quantum Cosmology – Astrophysics – gravity and magnetic fields and particles). Please do not publish this theory in unrelated journals.

VMR-PCR

The dawn of truth

منبع: www.iranika.ir

کاوشگرها

ترجمه: لنا سجادیفر

----------------------------------------------------------------------

کاوشگرها

کاوشگر وسیله ای بدون سرنشین است که برای کاوش های فضایی به فضا فرستاده می شود. یک کاوشگر ممکن است در فواصل دوردست در فضا انجام ماموریت نماید یا ممکن است دور یک سیاره یا قمر گردش کند و یا بر روی سطح آنها فرود آید. ممکن است یک سفر یک طرفه انجام دهد و یا ممکن است نمونه ها و اطلاعاتی را با خود به زمین بازگرداند. بیشتر کاوشگرها اطلاعات را از طریق رادیو در پروسه ای با نام تلمتری ( telemetry ) به زمین ارسال می کنند.

ماه نوردها و کاوشگرهایی که بر روی سطح مقصد فرود می آیند بر اساس نحوه فرودشان طبقه بندی می شوند. گروهی که در هنگام نزدیک شدن به جرم مورد نظر، از سرعت خود نمی کاهند( Impact vehicles ). گروهی به تجهیزاتی شبیه به تشک بادی مجهزند که موجب کاهش شدت برخورد می شوند( Hard-landers ). گروهی به آرامی و با سرعتی بسیار اندک به سطح مورد نظر می رسند( Soft-landers ). گروهی نیز به داخل سطح جرم مورد نظر نفوذ می کنند( Penetrator ).

چگونه یک کاوشگر ماموریت خود را انجام می دهد

کاوشگرها به روش های متعددی به تحقیق در فضا می پردازند. یک کاوشگر مشاهداتی را از دما، پرتوها و اجرام فضایی انجام می دهد. یک کاوشگر تنها اجرام نزدیک به خود را مشاهده می کند. به علاوه، یک کاوشگر می تواند مواد و اشیائی را از زمین به فضا برده تا دانشمندان بتوانند تاثیرات را بر روی آن بررسی کنند. یک کاوشگر ممکن است آزمایشاتی را در فضای پیرامون خود انجام  دهد، برای مثال مواد شیمیایی را در فضا آزاد کند و یا به حفاری بپردازد. نهایتا حرکت یک کاوشگر این امکان را به مرکز کنترل در زمین می دهد تا بتوانند موقعیت کاوشگر را تعیین کنند. تغییرات در مسیر و سرعت می تواند اطلاعاتی در مورد چگالی جوی و مراکز گرانش را در اختیار بگذارد.

اولین کاوش های بدون سرنشین

در اوایل 1940 ، راکت هایی تجهیزات علمی را با خود حمل می کردند و آنها را تا بالای اتمسفر در مجاورت فضا  می بردند. آنها پدیده های زیادی را کشف کردند و اولین عکس های هوایی از زمین را گرفتند.

سال 1957 با  پرتاب اسپاتنیک 1 عصر فضا آغاز شد. اسپاتنیک 1 تجهیزات علمی و فرستنده های اندکی را با خود همراه داشت ولی راه گشای فضاپیماهایی بود که بعدها به فضا فرستاده و مشغول تحقیقات شدند.

بسیاری از ماهواره های اولیه مسیرهای نقشه بندی نشده در فضا را کاوش می کردند. در اواخردهه 60 و ابتدای دهه 70 ، ماهواره اکسپلورر( Explorer ) ایالات متحده و ماهواره کوسموس ( Kosmos ) جماهیر شوروی فضای بین زمین و ماه را آنالیز نمودند. ماهواره های پگاسوس ( Pegasus ) ایالات متحده شدت ضربات ناشی از برخورد ذرات فضایی را ثبت نمودند.  در اوایل دهه 80 ماهواره های پروگنوز( Prognoz ) شوروی مطالعاتی بر روی خورشید انجام دادند.

کاوشگرهای ماه نورد

در سال 1958 ، ایالات متحده و شوروی شروع به ارسال کاوشگرهایی به سوی ماه نمودند. اولین کاوشگری که توانست به سطح ماه نزدیک شود لونا 1 بود که در تاریخ 2 ژانویه 1959 توسط شوروی ارسال شد. این ماهواره پس از عبور از منطقه ای حدود 6000 کیلومتر(3700 مایل) از ماه، به مداری به دور خورشید رفت. ایالات متحده نیز دو ماه بعد کاوشگر پایونیر 4 ( Pioneer 4 ) را هدایت نمود. کاوشگر لونا 2 شوروی که در تاریخ 12 سپتامبر 1959 ارسال شد اولین کاوشگری بود که سطح ماه را لمس کرد. یک ماه بعد، لونا 3 با گردش در پشت ماه موفق به گرفتن عکس از قسمت مخفی ماه شد.

در سال 1963 اتحاد جماهیر شوروی آزمایشاتی را در مورد ماه نوردهای "هارد لندرز" آغاز کرد. پس از شکست های پیاپی سرانجام آنها موفق شدند در ژانویه 1966لونا 9 را ارسال کنند. ایالات متحده مجموعه ای ازفرودهای موفقیت آمیز "سافت لندرز" را در سال 1966 آغاز کرد. بین سالهای 1970و 1972، سه کاوشگر شوروی نمونه هایی از خاک ماه را در کپسول هایی کوچک به زمین آوردند و دو تا از آنها خودروهای کنترل از راه دوری را به نام  لونخود ( Lunokhod ) به ماه فرستادند.  

در ابتدای سال 1966، ایالات متحده پنج کاوشگر را به مداری به دور ماه فرستاد تا از سطح ماه عکسبرداری کنند. این کاوشگرها وجود غیرعادی مناطقی با گرانش بیشتر در سطح گرانشی ماه که در اثر تجمع مواد سنگین در زیر دریاهای ماه ایجاد شده اند را  آشکار ساختند. به این مناطق مسکونز ( mascons ) می گویند که مخفف واژه mass concentrations به معنی "غلظت جرم" می باشد. اگر وجود "مسکونز" کشف نشده بود فضانوردانی که در ماموریت های آپولو به ماه رفتند با مشکل مواجه می شدند. 

کاوشگر آمریکایی کلمنتاین ( Clementine ) از فوریه تا ماه می 1994 به دور ماه چرخید. این کاوشگر تصاویر بسیاری را از ماه تهیه نمود. به علاوه "کلمنتاین" ارتفاعات و عمق دره ها و دهانه آتشفشان ها  را اندازه گیری و اطلاعات مربوط به "مسکونز" را جمع آوری نمود. از ژانویه 1998 تا جولای 1999، کاوشگر دیگر آمریکا با نام لونار پروسپکتور ( Lunar Prospector ) حول قطب های ماه به گردش در آمد. این کاوشگر مدارک محکمی مبنی بر وجود مقادیر زیادی آب یخ زده همراه با خاک در هر دو قطب ماه به دست آورد.

کاوشگر اسمارت 1 ( SMART-1 ) د رنوامبر 2004 به مدار حول ماه فرستاده شد. این کاوشگر توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) وابسته به  اتحادیه اروپا ساخته و ارسال شد. تجهیزات این کاوشگر به منظور انجام مطالعات مقدماتی درباره خواستگاه ماه و هدایت کردن تحقیقاتی کامل درباره عناصر شیمیایی موجود در سطح ماه، طراحی شد.

کاوشگرهای خورشیدی

اوایل سال 1965، ایالات متحده مجموعه ای از کاوشگرهای پیش قدم در گردش به دور خورشید را به منظور مطالعه درباره اشعه های خورشیدی ارسال نمود. خیلی از این کاوشگرها به مدت بیش از بیست سال به ماموریت خود ادامه دادند.

در سال 1974 و 1976، ایالات متحده دو کاوشگر هلیوس ( Helios ) ساخت آلمان را ارسال نمود. این کاوشگرها برای اندازه گیری پرتوهای خورشیدی وارد مدار عطارد شدند. کاوشگر یولیسس ( Ulysses ) در سال 1990 توسط ایالات متحده و ESA   به فضا ارسال شد. در سال 1994، "یولیسس" اولین کاوشگری بود که توانست خورشید را از مداری بر فراز قطب های آن مشاهده نماید.

کاوشگرهای مریخ

اتحاد جماهیر شوروی در سال 1960اولین کاوشگرها با هدف سیاره ای دیگر یعنی مریخ را ارسال نمود. البته هیچ کدام به مدار نرسیدند. پس از شکست های فراوان شوروی، ایالات متحده دو کاوشگر مارینر( Mariner ) را در سال 1964 به سمت مریخ ارسال کرد. در 14 جولای 1965، "مارینر4"  توانست بر فراز مریخ پرواز کند و تصاویر و اندازه گیری های بسیار حائز اهمیتی را تهیه نماید. این کاوشگر نشان داد که اتمسفر سیاره نازک تر از آن است که انتظار می رفت و سطح آن با سطح ماه مشابهت دارد.

در 1971، کاوشگر شوروی به نام "مارس3" کپسولی را به سطح مریخ انداخت و اولین فرود "سافت لندینگ" بر سطح این سیاره را به انجام رساند. البته این کپسول نتوانست اطلاعات قابل استفاده ای تهیه و ارسال کند. در همان سال، کاوشگر امریکایی "مارینر9" به مریخ رسید و عکس هایی از سراسر سطح این سیاره تهیه نمود. "مارینر9" همچنین تصاویری از دو قمر کوچک مریخ، فوبوس ( Phobos ) و دیموس ( Deimos ) تهیه نمود.

دو کاوشگر امریکا، "وایکینگ 1" و "وایکینگ 2" در سال 1976، در سیاره مریخ فرود آمدند و سالها آب و هوای مریخ را اندازه گیری کردند و آزمایشات پیچیده ای را برای کشف آثار حیات، هدایت نمودند.

در1992، ایالات متحده کاوشگر مشاهده گر مریخ ( Mars Observer ) را ارسال نمود. در 1993، تماس کاوشگر با ناسا  سه روز قبل از رسیدن کاوشگر به مدار، قطع شد. ارتباط هرگز برقرار نشد و به این ترتیب این کاوشگر مفقود شد.

ایالات متحده، کاوشگر پتفایندر ( Pathfinder ) را در دسامبر 1996 ارسال کرد. در 4 جولای 1997، کاوشگر در سطح مریخ فرود آمد. دو روز بعد، خودروی شش چرخه ای با نام سوجورنر ( Sojourner ) به کمک یک سطح شیب دار از کاوشگر به مریخ فرستاده شد. طول این خودرو23/62 سانتیمتر، عرض آن 5/47 سانتیمتر و ارتفاع آن 68/27 سانتیمتر بود. وزن آن نیز معادل 5/11کیلوگرم در زمین بود.

این خودرو مجهز به دستگاهی به نام طیف سنج اشعه ایکس آلفا پروتون، به منظور جمع آوری اطلاعات درباره ساختار شیمیایی خاک و سنگ های مریخ بود. "سوجورنر" این اطلاعات را به "پتفایندر" ارسال و این کاوشگر آنها را به زمین می فرستاد.

دانشمندان در زمین "سوجورنر" را کنترل می کردند. ولی از آنجاییکه رسیدن سیگنال های رادیویی از زمین تا مریخ 10 دقیقه طول می کشد، دانشمندان نمی توانستند که به طور زنده و در زمان واقعی خودرو را کنترل کنند به همین دلیل برای جلوگیری از به مخاطره افتادن خودرو دستگاه های اتوماتیکی در آن جاسازی شده بود.

در 1996، ایالات متحده کاوشگری را به نام پیمایشگر مریخ ( Mars Global Surveyor ) به منظور نقشه برداری از سطح سیاره ارسال کرد. این کاوشگر از یک دستگاه لیزر برای تشخیص برآمدگی ها و ارتفاعات مریخی استفاده می کرد. با دقت این دستگاه، نقشه ای به دست آمد که ارتفاعات با حداقل بلندی یک متر در آن مشخص شده است. نوع دیگری ازتجهیزات، ترکیب مواد معدنی در سطح سیاره را مشخص می نمود. یک دوربین نیز وجود لایه هایی از رسوبات که احتمالا در آب مایع تشکیل شده بودند و آبگذرهایی که به نظر می رسید توسط جریان آب ایجاد شده اند را فاش نمود.

در سال 2001، ایالات متحده کاوشگر ادیسه مریخ ( Mars Odyssey ) را به این سیاره فرستاد. این کاوشگر تجهیزاتی را با خود همراه داشت که بتواند به شناسایی مواد معدنی موجود در سطح سیاره کمک کرده و مدارکی برای وجود آب و یخ در لایه های زیرین سیاره پیدا کند و میزان اشعه های مضر برای حضور انسان بر روی مریخ را اندازه گیری نماید. در سال 2002، "ادیسه مریخ" مقادیر زیادی یخ در سطحی حدود یک متر در نزدیکی قطب جنوب سیاره کشف نمود.

در سال 2003، یک کاوشگر از ESA و دو کاوشگر از ایالات متحده به مریخ ارسال شدند. مارس اکسپرس ( Mars Express ) که ESA آنرا در دسامبر 2003 به مریخ فرستاد، تصاویر شگفت آوری از سطح این سیاره به زمین فرستاد، حضور یخ آب در نزدیکی قطب جنوب سیاره را تائید کرد و در اتمسفر مریخ متان را ، که دلیلی بر وجود حیات است، کشف نمود. "مارس اکسپرس" یک لندر به نام بیگل2 ( Beagle 2 ) نیز با خود برای فرود در سطح مریخ به همراه داشت که نتوانست به درستی فرود آید و مفقود شد.

ایالات متحده دو روبات مریخ نورد به نام های مستعار اسپیریت ( Spirit ) و آپرچونیتی ( Opportunity ) را به مریخ فرستاد. در ژانویه 2004، "اسپیریت"  در حفره گوسیف کراتر ( Gusev Crater ) و "آپرچونیتی" در منطقه مریدیانی پلانوم ( Meridiani Planum ) فرود آمدند. مریخ نوردها از دوربین ها و تجهیزات دیگری برای آنالیز خاک و سنگ های مریخ استفاده نمودند. در مارس 2004، دانشمندان ایالات متحده به این نتیجه دست یافتند که زمانی در منطقه " مریدیانی پلانوم " مقادیر زیادی آب مایع وجود داشته است. آنالیزهای  " آپرچونیتی " نیز نشان می دهند که مواد معدنی و ترکیب بندی سنگ های مریخ شبیه به سنگ های زمینی تشکیل شده در آب می باشند.

Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc.http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550 .

ترجمه: لنا سجادیفر